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Stähle für Radreifen und Vollräder
Bei Rädern von Schienenfahrzeugen, z. B. der
Bundesbahn, ist man in der Entwicklung in den letzten Jahrzehnten bestrebt gewesen, insbeson- dere die Verschleissfestigkeit zu erhöhen, so dass
Stähle mit steigenden Mengen an Kohlenstoff und Legierungselementen Verwendung fanden.
Die Erhöhung dieser Gehalte brachte eine Einbusse an Zähigkeit mit sich, und es zeigte sich, dass im modernen Schienenfahrbetrieb an den auf den Schienen bzw. Bremsklötzen reibenden Stellen der Räder Temperaturen oberhalb des Umwandlungspunktes auftreten, so dass bei der nachfolgenden Abkühlung durch die Masse des Reifens bzw. des Rades und der Schienen Martensithärtung herbeigeführt und dabei zu Rissbildung Anlass gegeben wurde.
Eine weitere Zulegierung von Elementen, welche den Umwandlungspunkt erhöhen, hat sich als nicht geeigneter Weg gezeigt, da die Temperaturen, auf welche sich die Radoberfläche erhitzt, auch solche hohen Umwandlungspunkte noch übersteigen.
Radreifen und Vollräder mit einer hervorragenden Kombination der gewünschten Eigenschaften, wie Verschleissfestigkeit, genügend hoher Streckgrenze, Zähigkeit und Kerbschlagzähigkeit und Widerstand gegen Rissbildung in der auf Fahrverschleiss beanspruchten Oberfläche, be-
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etwa erreicht ist, und die dazu einen Gehalt an Titan aufweisen.
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weise :
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<tb>
<tb> 0, <SEP> 15-0, <SEP> 30% <SEP> Kohlenstoff
<tb> 0, <SEP> 60-1, <SEP> 00% <SEP> Silizium <SEP>
<tb> 0, <SEP> 35-0, <SEP> 80% <SEP> Mangan
<tb> 0, <SEP> 10-0, <SEP> 60% <SEP> Titan,
<tb>
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steigende Gehalt an Kohlenstoff durch eine entsprechende Titanmenge abgebunden sein. Infolgedessen liegen solche Stähle immer im Gebiet der Martensit-Härtbarkeit. Das ist auch deswegen notwendig, weil nach dem bekannten Vorschlag die Festigkeit z.
B. bei 170 kg/mm2 liegen soll, mindestens aber 90 kg/mm2 betragen muss.
Demgegenüber bezieht sich die vorliegende Erfindung nur auf solche Stähle, welche die genannten Härtungserscheinungen und hohen Festigkeiten nicht zeigen.
Beispiel :
Radreifen aus einem Stahl mit
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<tb>
<tb> 0, <SEP> 21% <SEP> Kohlenstoff
<tb> 0, <SEP> 86% <SEP> Silizium
<tb> 0, <SEP> 62% <SEP> Mangan
<tb> 0, <SEP> 016% <SEP> Phosphor <SEP>
<tb> 0, <SEP> 012% <SEP> Schwefel
<tb> 0, <SEP> 02% <SEP> Aluminium <SEP>
<tb> 0, <SEP> 44% <SEP> Titan, <SEP>
<tb> Rest <SEP> Eisen,
<tb>
die von 10500 C in Wasser abgeschreckt waren, zeigten folgende Werte :
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<tb>
<tb> Zugfestigkeit........ <SEP> 63 <SEP> kg/nun
<tb> Streckgrenze....... <SEP> 42 <SEP> kg/mm2
<tb> Dehnung.......... <SEP> 20%
<tb> Kerbschlagzähigkeit. <SEP> 10 <SEP> mkg/cm2. <SEP>
<tb>
Nach wiederholten schnellen Erhitzungen der Oberfläche auf Temperaturen über 1100 C zeigte sich nach schroffer Abkühlung keine Rissbildung.
Das Verschleissverhalten war, wahrscheinlich wegen der vorhandenen Titankarbide und des erhöhten Siliziumgehaltes, ausgezeichnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Die Verwendung von Stählen, die mit Kohlenstoff, Silizium und Mangan soweit legiert sind und dazu einen Gehalt an Titan aufweisen, dass sie unter Betriebsbedingungen auf der Lauffläche keine örtliche Martensitbildung erfahren, für Radreifen und Vollräder.
2. Die Verwendung von Stählen nach Anspruch 1, deren Zusammensetzung in dem Bereich von etwa
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<tb>
<tb> 0, <SEP> 15-0, <SEP> 30% <SEP> Kohlenstoff <SEP>
<tb> 0, <SEP> 60-1, <SEP> 00% <SEP> Silizium <SEP> 1 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 35-0, <SEP> 80% <SEP> Mangan
<tb> 0, <SEP> 10-0, <SEP> 60% <SEP> Titan
<tb>
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Steels for wheel tires and solid wheels
For wheels of rail vehicles, z. B. the
Bundesbahn, the development of the last decades has endeavored, in particular, to increase the wear resistance so that
Steels with increasing amounts of carbon and alloying elements were used.
The increase in this content resulted in a loss of toughness, and it was found that in modern rail operation, temperatures above the transition point occur at the points of the wheels rubbing on the rails or brake pads, so that during the subsequent cooling due to the mass of the tire or of the wheel and the rails, martensite hardening was brought about and the cause of cracking was given.
A further addition of elements which increase the transformation point has proven to be an unsuitable way, since the temperatures to which the wheel surface heats up even exceed such high transformation points.
Wheel tires and solid wheels with an excellent combination of the desired properties, such as wear resistance, sufficiently high yield strength, toughness and notched impact strength and resistance to cracking in the surface exposed to road wear,
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is reached, and which for this purpose have a content of titanium.
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wise :
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<tb>
<tb> 0, <SEP> 15-0, <SEP> 30% <SEP> carbon
<tb> 0, <SEP> 60-1, <SEP> 00% <SEP> silicon <SEP>
<tb> 0, <SEP> 35-0, <SEP> 80% <SEP> manganese
<tb> 0, <SEP> 10-0, <SEP> 60% <SEP> titanium,
<tb>
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increasing carbon content must be bound by a corresponding amount of titanium. As a result, such steels are always in the area of martensite hardenability. This is also necessary because according to the known proposal, the strength z.
B. should be 170 kg / mm2, but must be at least 90 kg / mm2.
In contrast, the present invention relates only to those steels which do not show the hardening phenomena mentioned and high strengths.
Example:
Wheel tires made of a steel with
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<tb>
<tb> 0, <SEP> 21% <SEP> carbon
<tb> 0, <SEP> 86% <SEP> silicon
<tb> 0, <SEP> 62% <SEP> manganese
<tb> 0, <SEP> 016% <SEP> phosphor <SEP>
<tb> 0, <SEP> 012% <SEP> sulfur
<tb> 0, <SEP> 02% <SEP> aluminum <SEP>
<tb> 0, <SEP> 44% <SEP> titanium, <SEP>
<tb> remainder <SEP> iron,
<tb>
which were quenched from 10500 C in water showed the following values:
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<tb>
<tb> Tensile strength ........ <SEP> 63 <SEP> kg / well
<tb> Yield strength ....... <SEP> 42 <SEP> kg / mm2
<tb> elongation .......... <SEP> 20%
<tb> notched impact strength. <SEP> 10 <SEP> mkg / cm2. <SEP>
<tb>
After repeated rapid heating of the surface to temperatures above 1100 ° C., no crack formation was found after abrupt cooling.
The wear behavior was excellent, probably because of the titanium carbides present and the increased silicon content.
PATENT CLAIMS:
1. The use of steels that are alloyed with carbon, silicon and manganese to the extent that they contain titanium so that they do not experience local martensite formation on the tread under operating conditions, for wheel tires and solid wheels.
2. The use of steels according to claim 1, the composition of which is in the range of about
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<tb>
<tb> 0, <SEP> 15-0, <SEP> 30% <SEP> carbon <SEP>
<tb> 0, <SEP> 60-1, <SEP> 00% <SEP> silicon <SEP> 1 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 35-0, <SEP> 80% <SEP> manganese
<tb> 0, <SEP> 10-0, <SEP> 60% <SEP> titanium
<tb>
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